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Die Vor- und Nachteile der Solarenergie. Schülerarbeit zum Thema Erneuerbare Energie

Facharbeit (Schule) 2011 14 Seiten

Physik - Physik allgemein

Leseprobe

Gliederung

1. Darstellung des Problems

2. Lösungsalternativen
a) Kernenergie
b) Erneuerbare Energien

3. Erneuerbare Energien
Beispielhafte Arten mit ihren Vor- und Nachteilen
- Gezeitenkraftwerke
- Windenergie
- Erdwärme
- Wasserkraft
- Biomasse
- Solarenergie

4. Solar: Was ist das?
4.1 Definition und Anwendungsgebiete
4.2 Allgemeine Informationen und Fakten
4.3 Geschichtliches
4.4 Typen von Solarzellen
4.5 Wie funktioniert Photovoltaik?

5. Quellenangaben

1. Darstellung des Problems:

Während der natürliche Treibhauseffekt eine Abkühlung der Erde verhindert, hat sich in wissenschaftlichen Diskussionen die Überzeugung durchgesetzt, dass die nachgewiesene langfristige Temperaturerhöhung vor allem durch menschliche Aktivitäten begründet liegt. Die globale Temperatur hat sich seit Mitte des 19. Jahrhunderts fast um 1 Grad erhöht[1]. Vor allem der Ausstoß von Treibhausgasen ist problematisch. Das wichtigste anthropogene, also vom Menschen verursachte, Treibhausgas ist das Kohlendioxid aus der Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Ergas, etc.). Auch Methan, trägt ebenfalls zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. Dieses wird hauptsächlich durch die intensive industrialisierte Massentierhaltung erzeugt. Die eintretende Strahlungsenergie der Sonne wird nicht mehr in dem Maße ins All reflektiert wie bisher, sondern wird durch die Treibhausgase und Feinstaubbelastung in der Atmosphäre wieder zurück auf die Erde reflektiert. Die Folge ist ein Aufheizen des Erdklimas, beziehungsweise daraus folgend ein Klimawandel. Dieser ist gekennzeichnet durch häufiger und intensiver auftretende Stürme, eine Verschiebung der Klimazonen, Dürren, abschmelzende Gletscher, steigender Meeresspiegel und das Aussterben seltener Arten[2].

2. Lösungsalternativen

a) Kernenergie:

Als Kernenergie oder Atomenergie ist die Form von Primärenergie bezeichnet, die bei Kernreaktionen, insbesondere bei der Kernspaltung, freigesetzt wird. Diese Energie wird in Wärmeenergie (Sekundärenergie) umgesetzt, welche wiederum dazu genutzt wird, um über Turbinen und Generatoren elektrischen Strom zu erzeugen[3].

Im Gegensatz zur Kernspaltung bezeichnet man das Verschmelzen von 2 Atomkernen als Kernfusion, bei der eine deutlich höhere Energie freigesetzt wird. Diese Energie möchte man in Kernfusionsreaktoren nutzen. Diese befinden sich allerdings erst im Forschungsstadium, da man bis heute den Umgang mit den hohen Temperaturen technisch nicht bewerkstelligen kann. Somit ist die großtechnische Erzeugung von Sekundärenergie mittels Kernfusion derzeit noch nicht realisierbar, wobei die Forschungstätigkeit wegen des hohen Wirkungsgrades intensiv weitergeführt werden: Die Bildung von 1 kg Helium mittels dieser Reaktion liefert eine Energie von rund 115 Millionen Kilowattstunden bzw. 115 Gigawattstunden. Das wäre der Strombedarf der Bundesrepublik Deutschland innerhalb von 2 h[4].

Die Kernspaltung wird bereits seit den 1950er Jahren in Kernkraftwerken – hauptsächlich unter Verwendung des Kernbrennstoffs Uran – im großen Maßstab eingesetzt. Grundsätzliches Problem bei der Kernspaltung ist allerdings die ungelöste Endsorgung- bzw. Endlagerung der abgebrannten Kernbrennstäbe. Diese strahlen auf Grund ihrer Halbwertszeiten noch über Jahrhunderte. Weitere Problematik ist die Sicherheit während des Betreibens der Anlage, die die Betreiber vor große finanzielle Herausforderungen stellt. Je nach Möglichkeit wird an dieser Seite gespart, was sich in mehr oder weniger großen Störfällen mit den daraus resultierenden Belastungen für Mensch und Umwelt bereits dargestellt hat[5].

b) Erneuerbare Energie:

Erneuerbare Energien, sind aus nachhaltigen Quellen, wie zum Beispiel der Sonne, sich erneuernde Energien. Sie werden auch regenerative –oder Alternativenergien genannt. Erneuerbare Energien stehen klar im Vorteil, weil sie im Gegensatz zu fossilen Energieträgern und konventionellen Kernbrennstoffen, deren Vorkommen bei kontinuierlicher Entnahme stetig abnimmt, nach menschlichen Zeiträumen gemessen, kontinuierlich verfügbar sind[6].

Physikalisch gesehen kann Energie weder verbraucht noch erneuert werden. Heute wird der Begriff „Erneuerbare Energie“ im allgemeinen Sprachgebrauch auf Systeme angewandt, mit denen aus den in der Umwelt laufend stattfindenden Prozessen Energie abgezweigt und der technischen Verwendung zugeführt wird. Dabei setzen sich die Systeme aus dem ursprünglichen Ökosystem und dem System zusammen, mit dem zur Entnahme der Energie aus dem Ökosystem in das Ökosystem eingegriffen wird[7].

3. Erneuerbare Energien

Beispielhafte Arten mit ihren typischen Vor- und Nachteilen:

Gezeitenkraftwerke:

Ein Gezeitenkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das die Lageenergie des wechselnden Wasserspiegels des Meeres - im küstennahen Bereich, also des Tidenhubs zwischen Ebbe und Flut und die kinetische Energie des Gezeitenstromes zur Produktion von elektrischem Strom nutzt[8].

Vorteile[9]:

- Es ist eine regenerative Energiequelle, die kein CO2 ausstößt.
- Stromerzeugung ist kalkulierbar

Nachteile[10]:

- Keine stetige Energieumwandlung, da die Gezeiten nur alle 12h und 24 Minuten auftreten.
- Unterschiedliche Energiestärke zwischen Ebbe und Flut
- Korrosionsrisiko durch Salzwasser
- Negative Beeinflussung von Flora und Fauna
- Das Erdbebenrisiko steigt und auch das Ökosystem beeinflussen. Des Weiteren ist es sehr teuer solche Kraftwerke zu bauen.

Windenergie:

Eine Windkraftanlage (WKA) wandelt die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um und speist sie in das Stromnetz ein. Dies geschieht, indem die Bewegungsenergie der Windströmung auf die Rotorblätter wirkt und sie somit den Rotor in eine Drehbewegung versetzt. Der Rotor gibt die Rotationsenergie an einen Generator weiter, welche dort in elektrischen Strom umgewandelt wird[11].

Vorteile[12]:

- Die Windenergie ist regenerativ und stößt kein CO2 aus.
- Außerdem ist es billig solche Anlagen herzustellen.

Nachteile[13]:

- Windenergie ist nicht zuverlässig, da der Wind nicht konstant weht.
- Des Weiteren ist es schwierig sie an windigen Gebieten aufzustellen.
- Außerdem lässt sich die Energie im Gegensatz zu Sonnenenergie nicht speichern und verursacht lästige Geräusche.
- Ästhetische Beeinflussung der Umwelt
- Vogelschlag
- Landschaftsverbrauch

Erdwärme:

Die Geothermie oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit sie entzogen und genutzt werden kann, und zählt zu den regenerativen Energien[14]. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt (Wärmepumpenheizung), als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in einer Kraft-Wärme-Kopplung. Geothermie bezeichnet sowohl die ingenieurtechnische Beschäftigung mit der Erdwärme und ihrer Nutzung, als auch die wissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation des Erdkörpers[15].

Vorteile[16]:

- Erdwärme ist regenerativ, umweltverträglich und stößt kein CO2 aus.
- Dies zu fördern ist billiger wie eine Gas –oder Ölheizung, es entstehen keine Abgase.
- Langfristig nutzbar
- Außentemperatur- und Jahreszeitenunabhängig

Nachteile[17]:

- Erschließung der Erdwärme ist sehr teuer (Bohrung kostet circa 100 Euro/ Meter)
- Einfluss der Bohrung auf das Setzungsverhalten der Umgebung noch nicht ausreichend erforscht
- Anfällig bei hohem Erdbebenrisiko (Beschädigung der Bohrung)

[...]


[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Globale_Erw%C3%A4rmung

[2] Ebenda

[3] http://www.kernenergie-wissen.de/

[4] http://www.kernenergie-wissen.de/

[5] Ebenda

[6] http://www.erneuerbare-energien.de/inhalt

[7] Ebenda

[8] http://gezeitenkraftwerke.com/

[9] Ebenda

[10] Ebenda

[11] http://www.unendlich-viel-energie.de/

[12] Ebenda

[13] Ebenda

[14] http://www.erneuerbare-energien.de/inhalt/

[15] http://www.erneuerbare-energien.de/inhalt/

[16] Ebenda

[17] Ebenda

Details

Seiten
14
Jahr
2011
ISBN (eBook)
9783656084075
ISBN (Buch)
9783668122277
Dateigröße
496 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v183885
Institution / Hochschule
Enztal-Gymnasium Bad Wildbad
Note
1
Schlagworte
erneuerbare energien solarenergie
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